Durchmesser und beschränkte Mengen in metrischen Räumen
Ist (
M,
d) ein
metrischer Raum und
A⊆M nicht leer, so heißt
diamA:=supd(x,y) für
x,y∈A
der
Durchmesser von
A (
∞ soll als Wert erlaubt sein). Wir setzen als Konvention
diam∅=0.
Die
Menge A soll
beschränkt heißen, wenn
diamA<∞ gilt, der
Durchmesser also
endlich ist.
Satz 5909F (Eigenschaften des Durchmessers)
- A⊆B⟹diamA≤diamB
- diam(A∩B)≤min{diamA,diamB}
- max{diamA,diamB}≤diam(A∪B)≤diamA+diamB
Bemerkung
Satz 5608J (Durchschnittssatz)
An+1⊆An und
limdiamAn=0,
so enthält
n∈N⋂An genau ein Element.
Beweis
Wir definieren eine
Zahlenfolge (an) dadurch, dass wir aus jeder
Menge An ein Element auswählen, also
an∈An. Nun zeigen wir, dass diese
Folge eine
Cauchyfolge ist. Wenn
ϵ>0 beliebig vorgegeben ist, dann gibt es wegen
limdiamAn=0 ein
n0 mit
diamAn<ϵ für alle
n≥n0. Für beliebige
n≥m≥n0 gilt dann
an∈An⊂Am und
am∈Am. Wir erhalten dann
d(am,an)≤diamAm<ϵ, womit gezeigt wäre, dass
(an) eine
Cauchyfolge ist.
Da (
M,
d)
vollständig ist, konvergiert
(an) gegen ein
a∈M. Für ein beliebiges aber festes
n1 gilt:
an∈An1 für
n>n1 und weil
An1 abgeschlossen ist, gilt nach
Folgerung 5608H dann
a∈An1, womit auch
a∈n∈N⋂An gilt.
Sei jetzt
b=/a ebenfalls im
Durchschnitt enthalten. Dann wäre für ein beliebiges
n aber
diamAn≥d(a,b)>0 im Widerspruch zu
limdiamAn=0.
□
Die ganzen Zahlen hat der liebe Gott geschaffen, alles andere ist Menschenwerk.
Leopold Kronecker
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